JP2010025527A - 電気ヒータ、車両用空調装置および電気ヒータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱部材を保持する保持部材、熱交換部材、及び電極部材を順次積層して構成される電気ヒータにおいて、積層作業を容易化させること。
【解決手段】通電により発熱するＰＴＣ素子２３ａが嵌め込まれた樹脂性の樹脂枠２３ｂ、フィン２２、電極板２４とを順次積層してヒータ部２５を構成する。フィン２２は、ＰＴＣ素子２３ａの発熱を促進させる。電極板２４は、ＰＴＣ素子２３ａへ通電させる。このヒータ部２５を複数用意し、積層して電気ヒータを構成する。樹脂枠２３ｂの長手方向の延出部３１は、電極板２４側へ延び出す。延出部３１の先端には、電極板２４を挿入する貫通孔３１ａが形成される。電極板２４を貫通孔３１ａに挿入して、これら３つの構成部品２２、２３ｂ、２４を一体化させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電力を供給されることによって発熱する電気ヒータ、これを用いた車両用空調装置、および、電気ヒータの製造方法に関するものである。

従来、電気ヒータとして、特許文献１記載のものが知られている。特許文献１記載の電気ヒータは、通電により発熱する通電発熱部材と、通電発熱部材の放熱を促進させる熱交換部材と、通電発熱部材へ通電させる電極板とを順次積層して構成されている。さらに、熱交換部材は、放熱面積を増大させるフィンと、フィンを積層方向に挟む一対のプレートとをろう付け接合して構成されている。一対のプレートのうち、電極板側に配設されたプレートには、鍔部が設けられている。また、電極板には、鍔部に係止する爪部が形成されている。電極板と熱交換部材とは、爪部を鍔部に係止させ、一体化して積層されている。
特開２００８−１２１９５２号公報

しかしながら、特許文献１記載の電気ヒータでは、通電発熱部材と、一体化した電極板及び熱交換部材とを積層する際に、２種類の複数の部品を順次積層しなければならないため、積層作業が煩雑となり、製造コストの増加を招くといった問題点がある。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、発熱部材を保持する保持部材、熱交換部材、及び電極部材を順次積層して構成される電気ヒータにおいて、積層作業を容易化させることを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に係る電気ヒータは、通電により発熱する発熱部材を保持する保持部材と、発熱部材へ通電させる電極部材と、保持部材と電極部材との間に配設され、発熱部材の放熱を促進させる熱交換部材とを積層して構成されたヒータ部を複数積層して構成される電気ヒータであって、ヒータ部には、保持部材と電極部材と熱交換部材とを一体化する一体化手段が設けられていることを第１の特徴とする。

これにより、保持部材、電極部材、及び熱交換部材を一体化した状態で積層されるので、実質的に１種類の部品を積層するだけで、電気ヒータを構成することが可能となる。その結果、積層作業を容易化でき、製造コストの低減を図ることが可能となる。

なお、本発明における一体化とは、保持部材と電極部材と熱交換部材とが相対的に完全固定された状態で一つの部材として構成されていることのみを意味するものではない。本発明における一体化とは、取り外し可能に仮固定された状態で一つの部材として構成されていることをも含む意味である。

請求項２に係る電気ヒータは、熱交換部材が、一枚の金属薄板のフィンであり、そのフィンは、平行弦の中に上向きの二等辺三角形と下向きの二等辺三角形とが順次並設されるワーレントラス形状に成形されていることを特徴とする。

これにより、熱交換部材の材料費の低減を図ることが可能となる。また、フィンの保持部材側、及び電極部材側に連続した平面を形成することが可能となる。その結果、例えば、波状フィンを平板で挟み、ろう付けして平面を形成する場合と比べて、部品点数を減らした上、さらに、一体化したときに保持部材、及び電極部材に対してフィンを安定させ、積層作業を容易化することが可能となる。

請求項３に係る電気ヒータは、一体化手段が、ヒータ部の両端に設けられ、保持部材と電極部材とを連結する連結手段を有していることを特徴とする。

これにより、保持部材と電極部材との間に積層される熱交換部材に一体化手段を設ける必要が無く、熱交換部材の製造コスト低減を図ることが可能となる。

請求項４に係る電気ヒータは、連結手段が、保持部材の両端から熱交換部材の端部を覆って電極部材へ延び出す延出部によって提供され、その延出部には、電極部材に係止する第１係止部が設けられていることを特徴とする。

これにより、連結手段を有する部品を新たに用いる必要が無く、ヒータ部の製造コストの低減を図ることが可能となる。

請求項５に係る電気ヒータは、第１係止部が、電極部材が挿入される貫通孔であることを特徴とする。

これにより、比較的に容易な加工によって、電極部材に係止する第１係止部が設けられた保持部材を提供することが可能となる。

請求項６に係る電気ヒータは、第１係止部が、電極部材の周囲へ回りこむ突起体で形成された切り欠き孔であることを特徴とする。

これにより、比較的に容易な構造によって、電極部材に係止する第１係止部が設けられた保持部材を提供することが可能となる。

請求項７に係る電気ヒータは、連結手段が、電極部材の両端には、保持部材に係止する第２係止部が設けられていることを特徴とする。

これにより、保持部材と電極部材とを連結する連結手段の連結する強度の向上を図ることが可能となる。

請求項８に係る電気ヒータは、連結手段が、保持部材の両端から熱交換部材の端部の一部を覆うように電極部材へ延び出す延出部と、電極部材の両端から熱交換部材の端部の残部を覆うように保持部材へ延び出す側壁とによって提供され、その側壁には、延出部に係止する第３係止部が設けられていることを特徴とする。

これにより、連結手段を有する部品を新たに用いる必要が無く、ヒータ部の製造コストの低減を図ることが可能となる。

請求項９に係る電気ヒータは、第３係止部が、保持部材の両端に設けられた凹部の各々に係止する一対の爪部であることを特徴とする。

これにより、比較的に容易な構造によって、電極部材に係止する第１係止部が設けられた保持部材を提供することが可能となる。

請求項１０に係る電気ヒータは、一体化手段が、熱交換部材の飛び出しを抑制する抑制手段を有していることを特徴とする。

これにより、保持部材と電極部材との間に積層される熱交換部材の飛び出しを抑制でき、積層作業を容易化することが可能となる。

請求項１１に係る電気ヒータは、抑制手段が、保持部材に設けられ、熱交換部材側に突出する第１突出壁によって提供されていることを特徴とする。

これにより、比較的に容易な構造によって、熱交換部材の飛び出しを抑制する抑制手段が設けられたヒータ部を提供することが可能となる。

請求項１２に係る電気ヒータは、第１突出壁が、延出部に設けられ、熱交換部材側に突出する第２突出壁を有していることを特徴とする。

これにより、保持部材と電極部材との間に積層される熱交換部材の端部の飛び出しを抑制でき、積層作業を容易化することが可能となる。

請求項１３に係る電気ヒータは、抑制手段が、電極部材に設けられ、熱交換部材側に突出する第３突出壁によって提供されていることを特徴とする。

これにより、比較的に容易な構造によって、熱交換部材の飛び出しを抑制する抑制手段が設けられたヒータ部を提供することが可能となる。

請求項１４に係る電気ヒータは、保持部材は、樹脂製であり、発熱部材と一体成形されていることを特徴とする。

これにより、発熱部材と一体化した保持部材と、熱交換部材と、電極部材とを一体化することが可能となる。その結果、これらの構成部品の組み付けが、さらに容易となる。

また、上述の第１の特徴の電気ヒータを備える車両用空調装置を第２の特徴とする。

これにより、電気ヒータの製造原価低減効果により、車両用空調装置全体としての製造原価低減を図ることもできる。

また、通電により発熱する発熱部材を保持する保持部材と、発熱部材へ通電させる電極部材と、保持部材と電極部材との間に配設され、発熱部材の放熱を促進させる熱交換部材とを積層して構成されたヒータ部を複数積層して構成される電気ヒータの製造方法であって、保持部材として、発熱部材が配設され、さらに、長手方向の両端が電極部材側へ延び出たものを用意し、保持部材と電極部材との間に熱交換部材を挟み、電極部材の両端を保持部材の両端に係止して、保持部材と熱交換部材と電極部材とを一体化する一体化工程と、一体化工程を終えたヒータ部を積層する積層工程とを有することを第３の特徴とする。

これにより、保持部材、電極部材、及び熱交換部材を一体化した状態で積層されるので、実質的に１種類の部品を積層するだけで、電気ヒータを構成することが可能となる。その結果、積層作業を容易化でき、製造コストの低減を図ることが可能となる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における車両用空調装置の構造について、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態における車両用空調装置の室内空調ユニット１の模式的な断面図である。本実施形態の車両用空調装置は、エンジン起動時にエンジン冷却水温の上昇しにくい車両や寒冷地仕様の車両等に搭載されるものである。暖房開始時において、車室内吹出空気を加熱する補助加熱器として電気ヒータ２０が用いられている。ここで、エンジン起動時にエンジン冷却水温の上昇しにくい車両とは、例えば、ハイブリッド車両やディーゼルエンジン車両である。

室内空調ユニット１は、車室内最前部の計器盤内側等に配置されている。室内空調ユニット１は、外郭部を構成する樹脂製のケース２を有している。ケース２の内部には、車室内へ向かって空気が流れる空気通路が形成され、空気流れ最上流側には、内外気切替箱３が配置されている。

内外気切替箱３は、内気導入口４、外気導入口５、及び内外気切替ドア６を有して構成されている。内気導入口４は、ケース２内に車室内空気である内気を導入させる導入口である。外気導入口５は、車室外空気である外気をケース２内に導入させる導入口である。内外気切替ドア６は、内外気切替箱３の内部に回転自在に配置されており、図示しないサーボモータによって駆動されている。内外気切替ドア６は、回転位置によって、内気導入口４より内気を導入する内気モードと、外気導入口５より外気を導入する外気モードと、内気と外気を同時に導入する内気／外気モードとに切り替える。図１に示している内外気切替ドア６は、内気モードの状態である。内気は、図１に示す矢印Ａのようにケース２内に導入されている。

内外気切替箱３の空気流れ下流側には、車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機７が配置されている。送風機７は、遠心多翼ファン７ａを電動モータ７ｂによって回転駆動させ、導入空気を図１に示す矢印Ｂの方向に送風するものである。送風機７の空気流れ下流側には、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である蒸発器８が配置されている。

蒸発器８は、図示しない冷凍サイクルを構成する要素の一つである。蒸発器８は、蒸発器８内に流入した低圧冷媒と、送風機７によって送風された送風空気とを熱交換させ、送風空気を冷却するものである。蒸発器８の空気流れ下流側には、蒸発器８を通過した被冷却空気を加熱するヒータコア９が配置されている。

ヒータコア９は、エンジン冷却水を熱源として、蒸発器８を通過した被冷却空気を加熱する加熱用熱交換器である。ケース２内部のヒータコア９の側方には、蒸発器８を通過した被冷却空気がヒータコア９をバイパスするバイパス通路１０が形成されている。

本実施形態の車両用空調装置には、ヒータコア９の空気流れ下流側に電気ヒータ２０が配置されている。電気ヒータ２０は、車両用空調装置の暖房運転時において、ヒータコア９が蒸発器８を通過した被冷却空気を充分に加熱できない場合に用いられている。電気ヒータ２０は、図示しない制御装置から電力供給されることによって発熱し、ヒータコア９を通過した被加熱空気を再加熱する補助加熱器である。電気ヒータ２０の詳細については後述する。ここで、制御装置による電気ヒータ２０の具体的な制御として、例えば、まず、ヒータコア９を通過するエンジン冷却水温度を検出する。そして、エンジン冷却水温度が所定温度以下になっているときは、ヒータコア９によって蒸発器８通過後の空気を充分に加熱できない状態になっていると判定する。その判定後、電気ヒータ２０へ電力供給するといった制御である。

蒸発器８とヒータコア９との間には、エアミックスドア１１が配置されている。エアミックスドア１１は、ケース２内に回転自在に配置されている。エアミックスドア１１は、図示しないサーボモータによって駆動されて、その回転位置が連続的に調整されている。エアミックスドア１１は、その回転位置によって、図１に示す矢印Ｃのようにヒータコア９、及び電気ヒータ２０を通過する空気と、図１に示す矢印Ｄのようにバイパス通路１０を通過する空気との風量割合を調整している。矢印Ｃに示す温風と矢印Ｄに示す冷風とは、ヒータコア９、電気ヒータ２０、及びバイパス通路１０の下流側で混合されて、車室内に吹き出される。つまり、エアミックスドア１１の風量割合の調整によって、車室内吹出空気温度は、調整されている。

ケース２の空気流れ最下流側には、デフロスタ開口部１２、フェイス開口部１３、及びフット開口部１４が設けられている。デフロスタ開口部１２は、車両の前面窓ガラスに向けて空調風を吹き出すための開口部である。フェイス開口部１３は、乗員の顔部に向けて空調風を吹き出すための開口部である。フット開口部１４は、乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すための開口部である。

これらの開口部１２〜１４の空気流れ上流側には、各々デフロスタドア１５、フェイスドア１６、及びフットドア１７が、回転自在に配置されている。これらのドア１５〜１７は、図示しないリンク機構を介して共通の図示しないサーボモータによって開閉操作されている。図１には、デフロスタドア１５とフットドア１７とを同時に開放するフット・デフロスタモードの状態が示されている。

次に、本実施形態における電気ヒータ２０の構造について、図２〜５を用いて説明する。図２は、第１実施形態における電気ヒータの模式図である。図３は、第１実施形態における電気ヒータ２０の模式的な分解図である。図４は、第１実施形態におけるヒータ部２５を積層方向の一方側（図３紙面下方）から見た一部拡大斜視図である。図５は、第１実施形態におけるヒータ部２５を積層方向の他方側（図３紙面下方）から見た一部拡大斜視図である。本実施形態の電気ヒータ２０は、後述するＰＴＣ素子２３ａを有して構成される、いわゆるＰＴＣヒータである。

電気ヒータ２０は、複数積層されたヒータ部２５、一対のフレーム２１、一対のバネ部２７、及び３つのハウジング２６ａ、２６ｂ、２６ｃを備えている。ヒータ部２５は、空気流れ方向と直交する方向に細長い形状である。ヒータ部２５は、通電により発熱する発熱部材２３ａを保持する保持部材２３ｂと、発熱部材２３の放熱を促進させる熱交換部材であるフィン２２と、発熱部材２３へ通電させる電極部材である電極板２４とを備えている。フィン２２は、発熱部材２３、及び電極板２４に接触している。ヒータ部２５は、保持部材２３ｂと電極板２４との間にフィン２２を配置し、保持部材２３ｂ、フィン２２、及び電極板２４を順次積層して構成されている。本実施形態の電気ヒータ２０は、５つのヒータ部２５を積層して構成されている。

保持部材２３ｂは、耐熱性を有する樹脂材料、例えば、ポリアミド系合成繊維やポリブタジエンテレフタレート等で成形された樹脂枠２３ｂ（以下、保持部材２３ｂを樹脂枠２３ｂという）である。樹脂枠２３ｂには、複数個の発熱部材２３ａであるＰＴＣ素子２３ａが配設されている。本実施形態では、ＰＴＣ素子２３ａは、樹脂枠２３ｂに対し一体成形されている。ＰＴＣ素子２３ａは、通電されると速やかに温度が上昇し、温度が所定温度に達すると電気抵抗値が急増して電流を制限し、発熱を抑える自己温度制御機能を持つ正特性サーミスタである。本実施形態の所定温度は、キュリー点である。

樹脂枠２３ｂは、空気流れ方向と直交する方向に細長い形状である。樹脂枠２３ｂの長手方向の両端には、ともにヒータ部２５を構成する電極板２４側へ延び出す延出部３１が形成されている。延出部３１は、樹脂枠２３ｂの長手方向に対し直角に曲がり延び出し、フィンの長手方向の端部を全て覆っている。つまり、延出部３１の延び出し方向は、複数のヒータ部２５の積層方向と同じである。延出部３１が長手方向外側に向ける面は、平面である。延出部３１の空気流れ方向の両端には、フィン２２の端部を覆う延出部側突出壁３１ｂが形成されている。延出部側突出壁３１ｂは、電極板２４側から離れるに従い、幅広になるような平面視三角形状に形成されている。延出部側突出壁３１ｂは、第２突出壁に相当する。

延出部３１の延び出し方向先端には、電極板２４が挿入される貫通孔３１ａが形成されている。貫通孔３１ａの形状は、電極板２４の断面形状と同一とされ、扁平四角形状とされている。ここで、貫通孔３１ａが形成された延出部３１は、一体化手段に相当する。また、貫通孔３１ａが形成された延出部３１は、連結手段に相当し、貫通孔３１ａは、第１係止部に相当する。

また、樹脂枠２３ｂの空気流れ方向の両端には、積層方向に突出し、フィン２２の飛び出しを抑制する抑制手段である一対のフィン側突出壁３２が形成されている。一対のフィン側突出壁３２は、樹脂枠２３ｂの長手方向に沿って平行に設けられ、延出部３１と連続して形成されている。一対のフィン側突出壁３２の空気流れ方向の間隔は、フィン２２の空気流れ方向の寸法と同一である。また、一対のフィン側突出壁３２の突出高さは、ともにヒータ部２５を構成するフィン２２の樹脂枠２３ｂ側の一部を覆い、両フィン側突出壁３２でフィン２２の一部を挟むことが可能な程度である。ここで、フィン側突出壁３２は、樹脂枠２３ｂに設けられ、熱交換部材側に突出する第１突出壁に相当する。

さらに、樹脂枠２３ｂの空気流れ方向の両端には、積層方向に突出し、複数のヒータ部２５を積層する積層工程を容易化する一対の電極板側突出壁３３が形成されている。一対の電極板側突出壁３３は、樹脂枠２３ｂの長手方向に沿って平行に設けられている。一対の電極板側突出壁３３の空気流れ方向の間隔は、フィン２２の空気流れ方向の寸法と同一である。また、一対の電極板側突出壁３３の突出高さは、先に積層され、隣接するヒータ部２５におけるフィン２２の一部を覆い、両電極板側突出壁３３で隣接するヒータ部２５のフィン２２の一部を挟むことが可能な程度である。

フィン２２は、アルミニウムの薄板を複数の折り曲げ部２２ａにて折り曲げ、波形状に成形して放熱面積を拡大させたコルゲートフィンである。フィン２２の波形状は、平行弦の中に上向きの二等辺三角形と下向きの二等辺三角形とが長手方向に順次並設されるワーレントラス形状である。本実施形態の熱交換部材は、フィン２２のみによって提供されている。折り曲げ部２２ａは、電極板２４側、及び樹脂枠２３ｂ側に形成されており、折り曲げ部２２ａのうち樹脂枠２３ｂ側の折り曲げ部２２ａは、樹脂枠２３ｂのフィン側突出壁３２によって覆われている。折り曲げ部２２ａのうち電極板２４側の折り曲げ部２２ａは、後に積層され、隣接するヒータ部２５における樹脂枠２３ｂの電極板側突出壁３３によって覆われている。

電極板２４は、通電性が良好な平板状金属、例えば、アルミニウム、真鍮、銅等をプレス加工等で成形されたものである。電極板２４の空気流れ方向の寸法は、フィンのその寸法より小さい。電極板２４の長手方向の両端は、樹脂枠２３ｂに形成された貫通孔３１ａに挿入されている。電極板２４の一方の端部は、延び出して形成され、図示しない電線と接続される端子部２４ａとされている。

一対のフレーム２１は、複数積層されたヒータ部２５の積層方向の両端側に各々配設されている。フレーム２１は、積層方向の両端側から複数のヒータ部２５を挟み込んでいる。

一対のバネ部２７は、複数積層されたヒータ部２５の長手方向の両端側に各々配設されている。バネ部２７は、各構成部品２２、２３、２４が良好に接触するように、複数積層されたヒータ部２５に積層方向へ荷重を掛けている。

ハウジング２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、樹脂枠２３ｂと同様の樹脂材料で成形された樹脂ハウジングである。ハウジング２６ａ、２６ｂは、複数積層されたヒータ部２５の長手方向の両端側において、一対のバネ部２７を内部に収納して配設されている。複数積層されたヒータ部２５の長手方向の両端は、ハウジング２６ａ、２６ｂ内に嵌め込まれている。一端側の第１ハウジング２６ａは、複数積層されたヒータ部２５の長手方向の一端部を保持している。他端側の第２ハウジング２６ｂは、複数積層されたヒータ部２５の他端部を保持している。ここで、電極板２４の端子部２４ａは、第２ハウジング２６ｂを貫通している。端子部２４ａには、電線が接続されている。第２ハウジング２６ｂにおけるヒータ部２５の長手方向の他端側に配設された第３ハウジング２６ｃは、端子部２４ａの全てを保護する蓋として機能している。

次に、本実施形態における電気ヒータ２０の製造方法について説明する。まず、フィン２２、ＰＴＣ素子２３ａが配設された樹脂枠２３ｂ、及び電極板２４を用意する。次に、フィン２２、樹脂枠２３ｂ、及び電極板２４を図３に示すように一体化させ、ヒータ部２５を構成する。具体的には、まず、フィン側突出壁３２が突出する側の樹脂枠２３ｂにフィン２２を配置する。そして、フィン２２とＰＴＣ素子２３ａとを接触させた状態で、フィン２２と電極板２４とを接触させながら、電極板２４を一端側へ向かって長手方向に、フィン２２及び樹脂枠２３ｂを他端側へ向かって長手方向に相対的にスライドさせる。ここで、フィン２２は、樹脂枠２３ｂ側の折り曲げ部２２ａがＰＴＣ素子２３ａと接触し、かつ電極板２４側の折り曲げ部２２ａが電極板２４に接触するように配置される。そして、電極板２４を樹脂枠２３ｂの延出部３１に形成された一対の貫通孔３１ａに挿入し、ヒータ部２５を構成する。

次に、ヒータ部２５を図２に示すように複数用意し、積層する。具体的には、ヒータ部２５を、そのヒータ部２５の一対の電極板側突出壁３３が、先に積層されたヒータ部２５を構成するフィン２２の電極板２４側の折り曲げ部２２ａを挟むように積層する。ここで、複数のヒータ部２５は、長手方向の両端を揃えて積層される。次に、バネ部２７、フレーム２１、及びハウジング２６ａ、２６ｂによって積層されたヒータ部２５を固定する。そして、電極板２４の端子部２４ａに電線を接続し、第３ハウジング２６ｃを第２ハウジング２６ｂを取り付けることによって、電気ヒータ２０が製造される。

次に、本実施形態における電気ヒータ２０の作動について説明する。電気ヒータ２０は、車両用空調装置が暖房運転を行う際に、ヒータコア９が蒸発器８を通過した被加熱空気を充分に加熱できない場合に作動する。その場合、制御装置から電力が供給され、電極板２４に通電する。電極板２４に通電した電力は、フィン２２を介してＰＴＣ素子２３ａを通電する。通電したＰＴＣ素子２３ａは発熱し、ヒータコア９では不十分な被加熱空気を再加熱する。これにより、車室内吹出空気を十分に加熱することができるため、本実施形態の車両用空調装置は、即効暖房運転が可能となる。

本実施形態の電気ヒータ２０では、電極板２４の長手方向の両端を、樹脂枠２３ｂの延出部３１に形成された貫通孔３１ａに係止させて、フィン２２、樹脂枠２３ｂ、及び電極板２４を一体化した状態で積層する。ＰＴＣ素子が設けられた樹脂枠２３ｂの長手方向両端に、屈曲して形成された延出部３１により、フィン２２の長手方向の両端面を覆うことで、フィン２２が樹脂枠２３ｂに対し、フィン２２の長手方向に動いてしまうことはない。また、延出部側突出壁３１ｂ、及びフィン側突出壁３２により、フィン２２が樹脂枠２３ｂに対し、フィン２２の空気流れ方向に動いてしまうことはない。また、フィン２２がワーレントラス形状に形成され、フィン２２の樹脂枠２３ｂ側、及び電極板２４側は平面状に形成される。その結果、フィン２２と樹脂枠２３ｂとの接触面を十分に確保することができる。また、フィン２２と電極板２４との接触面も十分に確保することができる。そして、フィン２２と電極板２４とを接触させた状態で、延出部３１の貫通孔３１ａに電極板２４が挿入されて固定される。その結果、樹脂枠２３ｂと電極板２４とに挟まれたフィン２２は、位置ずれすることなく、ヒータ部２５は、一部品として扱うことができる。よって、実質的に１種類の部品を積層するだけで、電気ヒータ２０を構成することが可能となる。その結果、積層作業を容易化でき、製造コストの低減を図ることが可能となる。また、電気ヒータ２０の製造原価低減効果により、車両用空調装置全体としての製造原価低減を図ることも可能となる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態における電気ヒータについて、図６を用いて説明する。第２実施形態を含む以下の各実施形態において、既に説明した実施形態と同一、又は相当する構成については、同一符号を付し、その重複説明を省略する。第２実施形態の電気ヒータは、第１実施形態におけるヒータ部２５の樹脂枠２３ｂに代えて、樹脂枠２２３ｂを備えるヒータ部２２５が複数積層されて構成される。図６は、第２実施形態におけるヒータ部２２５を積層方向の他方側から見た一部拡大斜視図である。

第２実施形態における樹脂枠２２３ｂの延出部２３１には、第１実施形態における樹脂枠２３ｂの延出部３１に形成された貫通孔３１ａに代えて、一対の突起体２３１ａによって形成された切り欠き孔２３１ｃが形成されている。一対の突起体２３１ａは、延出部２３１に形成され、電極板２４の周囲へ回りこむように突出して切り欠き孔２３１ｃを形成している。具体的には、一対の突起体２３１ａは、電極板２４の厚さ程度突出し、その一対の突起体２３１ａの先端が向き合うように曲げられた形状である。ここで、一対の突起体２３１ａの先端同士の距離は、電極板２４の空気流れ方向の寸法より小さい。一対の突起体２３１ａによって切り欠き孔２３１ｃに電極板２４を係止させ、樹脂枠２２３ｂと電極板２４とを連結する役割を有する。

ここで、一対の突起体２３１ａが形成された延出部２３１は、一体化手段に相当し、一対の突起体２３１ａが形成された延出部２３１は、連結手段に相当する。さらに、一対の突起体２３１ａによって形成された切り欠き孔２３１ｃは、第１係止部に相当する。この第２実施形態の構成によっても、切り欠き孔２３１ｃに電極板２４を挿入することで、フィン２２、樹脂枠２２３ｂ、及び電極板２４を一体にでき、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態における電気ヒータについて、図７を用いて説明する。第３実施形態の電気ヒータは、第２実施形態におけるヒータ部２２５の樹脂枠２２３ｂに代えて樹脂枠３２３ｂを、第１実施形態におけるヒータ部２５の電極板２４に代えて電極板３２４を備えるヒータ部３２５が複数積層されて構成される。図７は、第３実施形態におけるヒータ部３２５を積層方向の他方側から見た一部拡大斜視図である。

第３実施形態における樹脂枠３２３ｂの延出部３３１の先端側には、第２実施形態における構成に加えて、傘状突起３３１ｄが形成されている。具体的には、互いに先端が向き合うように曲げられた一対の突起体３３１ａによって形成された切り欠き孔３３１ｃの中間部位に傘状突起３３１ｄが形成されている。傘状突起３３１ｄは、きのこ形状である。換言すると、傘状突起３３１ｄは、電極板３２４の厚さ程度突出する柄部と、その柄部の先端に基端へ向かって広がる傘部とを有する形状である。また、その傘部の基端側には、傘部を伸縮可能にする溝が形成されている。

第３実施形態における電極板３２４の両端には、傘状突起３３１ｄが挿入される挿通孔３２４ｂが形成されている。傘状突起３３１ｄは、挿通孔３２４ｂへの挿入時に傘部をたわませ、挿入後に傘部の基端面にて電極板３２４に係止する。

ここで、一対の突起体３３１ａと傘状突起３３１ｄとが形成された延出部３３１と、電極板３２４に形成された挿通孔３２４ｂとは、一体化手段に相当し、一対の突起体３３１ａと傘状突起３３１ｄとが形成された延出部３３１と、挿通孔３２４ｂとは、連結手段に相当する。一対の突起体３３１ａによって形成された切り欠き孔３３１ｃと傘状突起３３１ｄとは、第１係止部に相当し、挿通孔３２４ｂは、第２係止部に相当する。この第３実施形態の構成によっても、切り欠き孔３３１ｃには電極板２４を挿入し、挿通孔３２４ｂには傘状突起３３１ｄを挿入することで、フィン２２、樹脂枠３２３ｂ、及び電極板３２４を一体にでき、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
（第４実施形態）
次に、第４実施形態における電気ヒータについて、図８を用いて説明する。第４実施形態の電気ヒータは、第２実施形態におけるヒータ部２２５の樹脂枠２２３ｂに代えて樹脂枠４２３ｂを、第１実施形態におけるヒータ部２５の電極板２４に代えて電極板４２４を備えるヒータ部４２５が複数積層されて構成される。図８は、第４実施形態におけるヒータ部４２５を積層方向の他方側から見た一部拡大斜視図である。

第４実施形態における樹脂枠４２３ｂの延出部４３１には、第２実施形態における樹脂枠２２３ｂの延出部２３１に形成された突起体２３１ａに代えて、一対の突起体４３１ａが形成されている。一対の突起体４３１ａは、電極板４２４の厚さ程度突出して切り欠き溝４３１ｃを形成する形状である。この切り欠き溝４３１ｃは、電極板４２４を係止する役割を有する。さらに、樹脂枠４２３ｂの延出部４３１には、電極板４２４に形成された爪部４２４ｂの先端が挿入される凹部４３１ｅが形成されている。

第４実施形態における電極板４２４の端子部４２４ａ側の端部には、爪部４２４ｂが設けられている。爪部４２４ｂは、端子部４２４ａの一部がＣ字形状に曲げられた形状である。爪部４２４ｂは、積層方向に曲げられ、さらにその先端側で延出部４３１側へ曲げられている。爪部４２４ｂの先端は、延出部４３１に形成された凹部４３１ｅに挿入されている。電極板４２４の他端部にも、爪部４２４ｂが設けられている。

ここで、一対の突起体４３１ａと凹部４３１ｅとが形成された延出部４３１と、電極板４２４に形成された爪部４２４ｂとは、一体化手段に相当し、一対の突起体４３１ａと凹部４３１ｅとが形成された延出部４３１と、爪部４２４ｂとは、連結手段に相当する。一対の突起体４３１ａによって形成された切り欠き溝４３１ｃと凹部４３１ｅとは、第１係止部に相当し、爪部４２４ｂは、第２係止部に相当する。この第４実施形態の構成によっても、切り欠き溝４３１ｃには電極板４２４を挿入し、凹部４３１ｅには爪部４２４ｂを挿入することで、フィン２２、樹脂枠４２３ｂ、及び電極板４２４を一体にでき、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
（第５実施形態）
次に、第５実施形態における電気ヒータについて、図９を用いて説明する。第５実施形態の電気ヒータは、第１実施形態におけるヒータ部２５の樹脂枠２３ｂに代えて樹脂枠５２３ｂを、第４実施形態におけるヒータ部４２５の電極板４２４に代えて電極板５２４を備えるヒータ部５２５が複数積層されて構成される。図９は、第５実施形態におけるヒータ部５２５を積層方向の他方側から見た一部拡大斜視図である。

第５実施形態における樹脂枠５２３ｂの延出部５３１は、第１実施形態における樹脂枠２２３ｂの延出部３１に比べて電極板５２４側へ延び出す距離が短い。ここで、延出部５３１は、樹脂枠５２３ｂの長手方向に対し直角に曲がり延び出し、フィン２２の端面の一部を覆っている。延出部５３１が樹脂枠５２３ｂの長手方向外側に向ける面は、平面である。延出部５３１の先端には、電極板５２４に形成された爪部５２４ｂの先端が挿入される凹部５３１ｅが形成されている。また、第５実施形態における樹脂枠５２３ｂには、第１実施形態におけるフィン側突出壁３２が設けられていない。

第５実施形態における電極板５２４の端子部５２４ａ側の端部は、クランク状に曲げられて形成されている。つまり、電極板５２４の端部は、積層方向に折り曲げられて側壁５２４ｃを形成する。側壁５２４ｃは、延出部５３１で覆われていないフィン２２の長手方向の端面の残りを覆う。側壁５２４ｃの先端は、さらに折り曲げられて端子部５２４ａを形成する。また、側壁５２４ｃの先端には、Ｃ字状に曲げられた爪部５２４ｂが折り曲げられて形成されている。端子部５２４ａは、延出部５３１側に対して反対側へ曲げられた形状である。一方、爪部５２４ｂは、延出部５３１側へ曲げられた形状である。爪部５２４ｂの先端は、延出部５３１に形成された凹部５３１ｅに挿入されている。電極板５２４の他端部にも、爪部５２４ｂと側壁５２４ｃとが設けられている。

また、電極板５２４における空気流れ方向の両端には、フィン２２の飛び出しを抑制する抑制手段である一対のフィン側突出壁５２４ｄが折り曲げられて形成されている。一対のフィン側突出壁５２４ｄは、電極板５２４の長手方向に沿って平行に設けられている。一対のフィン側突出壁５２４ｄの空気流れ方向の間隔は、フィン２２の空気流れ方向の寸法と同一である。また、一対のフィン側突出壁５２４ｄの突出高さは、ともにヒータ部５２５を構成するフィン２２の電極板５２４側の折り曲げ部２２ａを覆い、両フィン側突出壁５２４ｄで折り曲げ部２２ａを挟むことが可能な程度である。ここで、フィン側突出壁５２４ｄは、電極板５２４に設けられ、熱交換部材であるフィン２２側に突出する第３突出壁としても把握することができる。

ここで、凹部５３１ｅが形成された延出部５３１と、電極板５２４に形成された爪部５２４ｂと側壁５２４ｃとは、一体化手段に相当し、凹部５３１ｅが形成された延出部５３１と、電極板５２４に形成された爪部５２４ｂと側壁５２４ｃとは、連結手段に相当する。凹部５３１ｅは、第１係止部に相当し、電極板５２４に形成された爪部５２４ｂと側壁５２４ｃとは、第２係止部に相当する。この第５実施形態の構成によっても、凹部５３１ｅに爪部５２４ｂを挿入することで、フィン２２、樹脂枠５２３ｂ、及び電極板５２４を一体にでき、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、延出部５３１と側壁５２４ｃとでフィン２２の長手方向の端面を覆っているため、フィン２２が長手方向に動くことはない。また、フィン側突出壁５２４ｄでフィン２２を空気流れ方向に挟んでいるため、フィン２２が空気流れ方向に動くことはない。その結果、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、フィン２２の飛び出しを抑制する抑制手段を、樹脂枠５２３ｂ側に設けず、電極板５２４側に設けている。電極板５２４側に設けたフィン側突出壁５２４ｄでも、フィン２２の一部が覆われてしまうので、フィン２２の熱交換面積は少なくなってしまう。しかし、電極板５２４側とフィン２２との一部は、隣接するヒータ部５２５の電極部材側突出壁５３３でも位置連れ防止のために覆われることとなる。その結果、フィン２２の電極板５２４側では、フィン側突出壁５２４ｄと、隣接するヒータ部５２５の電極側突出壁５３３とが重なり合うだけである。これにより、減少する熱交換面積を効率よく利用することを図ることができる。そして、フィン２２の樹脂枠５２３ｂ側では、第１実施形態におけるフィン側突出壁３２をなくしたことによる熱交換面積の拡大を図ることができる。よって、飛び出しの抑制と効率的な熱交換の両立が図れる。
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、ヒータコア９の空気流れ下流側に電気ヒータ２０を配置している。しかし、電気ヒータは、フット開口部の空気流れ下流側の乗員の足下へ空調風を導く図示しないフットダクト内に配置されていてもよい。また、電気ヒータは、ヒータコアの熱交換コア部の一部に組み込まれたものであってもよい。

また、上記第１実施形態では、電気ヒータ２０は、車両用空調装置内に配設されている。しかし、電気ヒータ２０は、車両用空調装置に限定されず、種々な用途に適用できる。

また、上記第１実施形態では、一対のフィン側突出壁３２は、樹脂枠２３ｂの長手方向に沿って平行に設けられている。しかし、フィン側突出壁は、樹脂枠の長手方向に途切れて複数設けられていてもよい。

また、上記第１実施形態では、熱交換部材は、フィン２２のみによって提供されている。しかし、熱交換部材は、フィン、及びフィンを一定の形状に保つとともに、ＰＴＣ素子や電極板との接触面積を確保するためのアルミニウムの一対のプレートをろう付け接合して構成されたものであってもよい。

また、上記第１実施形態の電極板２４の一端部を、先端が鋭利な形状にしてもよい。このようにすれば、樹脂枠に形成された貫通孔に電極板を挿入し易くすることができる。

また、上記第１実施形態の電極板２４の他端部の端子部２４ａを、長手方向から見た断面形状がＬ字状に曲げられて形成されていてもよい。このようにすれば、端子部に電線を接続し易くすることができる。

また、上記第１〜４の実施形態では、ヒータ部２５のフィン側突出壁３２は、樹脂枠２３ｂに形成されている。しかし、フィン側突出壁は、第５実施形態におけるフィン側突出壁５２４ｄのように、電極板側に形成されていてもよい。また、フィン側突出壁は、電極板側と樹脂枠側との両方に形成されていてもよい。

また、上記第１実施形態では、延出部３１には、延出部側突出壁３１ｂが形成されている。しかし、延出部側突出壁３１ｂをなくしてもよい。これにより、材料費の低減を図ることができる。

また、上記第１実施形態では、フィン２２は、ワーレントラス形状である。しかし、フィンは、波形状であってもよい。

また、上記第１実施形態では、一体化手段である延出部３１は、樹脂枠２３ｂの両端に設けられている。しかし、樹脂枠２３ｂの中間位置に一体化手段を設けてもよい。また、保持部材、熱交換部材、及び電極部材とは異なる一体化部材を用意して、これら構成部品を一体化して、ヒータ部を構成していてもよい。保持部材、熱交換部材、及び電極部材とは異なる一体化部材とは、例えば、ネジ等が考えられる。

また、上記第１実施形態では、樹脂枠２３ｂには、複数個の発熱部材２３ａであるＰＴＣ素子２３ａが配設され、さらに、ＰＴＣ素子２３ａは樹脂枠２３ｂに対し一体成形されている。しかし、ＰＴＣ素子２３ａは、樹脂枠２３ｂに一体成形せず、例えば、樹脂枠２３ｂに形成された貫通孔に配設されていればよい。この場合、樹脂枠２３ｂに形成された貫通孔の底部は、フィン２２が構成している。これにより、ＰＴＣ素子２３ａと樹脂枠２３ｂとを一体成形する工程を減らすことができ、ヒータ部２５のコスト低減を図ることが可能となる。

本発明の第１実施形態における車両用空調装置の室内空調ユニット１の模式的な断面図である。 第１実施形態における電気ヒータ２０の模式図である。 第１実施形態における電気ヒータ２０の模式的な分解図である。 第１実施形態におけるヒータ部２５を積層方向の一方側から見た一部拡大斜視図である。 第１実施形態におけるヒータ部２５を積層方向の他方側から見た一部拡大斜視図である。 第２実施形態におけるヒータ部２２５を積層方向の他方側から見た一部拡大斜視図である。 第３実施形態におけるヒータ部３２５を積層方向の他方側から見た一部拡大斜視図である。 第４実施形態におけるヒータ部４２５を積層方向の他方側から見た一部拡大斜視図である。 第５実施形態におけるヒータ部５２５を積層方向の他方側から見た一部拡大斜視図である。

符号の説明

２０ 電気ヒータ
２２ フィン（熱交換部材）
２３ａ ＰＴＣ素子（発熱部材）
２３ｂ 樹脂枠（保持部材）
２４ 電極板（電極部材）
２５ ヒータ部
３１ 延出部（一体化手段、連結手段）
３１ａ 貫通孔（第１係止部）
３１ｂ 延出部側突出壁（抑制手段、第２突出壁）
３２ フィン側突出壁（抑制手段、第１突出壁）
３３ 電極板側突出壁
２３１ 延出部（一体化手段、連結手段）
２３１ｃ 切り欠き孔（第１係止部）
３２４ｂ 挿通孔（一体化手段、連結手段、第２係止部）
３３１ 延出部（一体化手段、連結手段）
３３１ｃ 切り欠き孔（第１係止部）
３３１ｄ 傘状突起（第１係止部）
４２４ｂ 爪部（一体化手段、連結手段）
４３１ 延出部（一体化手段、連結手段）
４３１ｃ 切り欠き孔（第１係止部）
４３１ｅ 凹部（第１係止部）
５２４ｂ 爪部（一体化手段、連結手段、第２係止部）
５２４ｃ 側壁（一体化手段、連結手段）
５２４ｄ フィン側突出壁（抑制手段、第３突出壁）
５３１ 延出部（一体化手段、連結手段）
５３１ｅ 凹部（第１係止部）

Claims (16)

1. 通電により発熱する発熱部材を保持する保持部材と、
   前記発熱部材へ通電させる電極部材と、
   前記保持部材と前記電極部材との間に配設され、前記発熱部材の放熱を促進させる熱交換部材とを積層して構成されたヒータ部を複数積層して構成される電気ヒータにおいて、
   前記ヒータ部には、前記保持部材と前記電極部材と前記熱交換部材とを一体化する一体化手段が設けられていることを特徴とする電気ヒータ。
2. 前記熱交換部材は、一枚の金属薄板のフィンであり、
   前記フィンは、平行弦の中に上向きの二等辺三角形と下向きの二等辺三角形とが順次並設されるワーレントラス形状に成形されていることを特徴とする請求項１記載の電気ヒータ。
3. 前記一体化手段は、前記ヒータ部の両端に設けられ、前記保持部材と前記電極部材とを連結する連結手段を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気ヒータ。
4. 前記連結手段は、前記保持部材の両端から前記熱交換部材の端部を覆って前記電極部材へ延び出す延出部によって提供され、
   前記延出部には、前記電極部材に係止する第１係止部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の電気ヒータ。
5. 前記第１係止部は、前記電極部材が挿入される孔貫通孔であることを特徴とする請求項４記載の電気ヒータ。
6. 前記第１係止部は、前記電極部材の周囲へ回りこむ突起体で形成された切り欠き孔であることを特徴とする請求項４記載の電気ヒータ。
7. 前記電極部材の両端には、前記保持部材に係止する第２係止部が設けられていることを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
8. 前記連結手段は、前記保持部材の両端から前記熱交換部材の端部の一部を覆うように前記電極部材へ延び出す延出部と、前記電極部材の両端から前記熱交換部材の端部の残部を覆うように前記保持部材へ延び出す側壁とによって提供され、
   前記側壁には、前記延出部に係止する第３係止部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の電気ヒータ。
9. 前記第３係止部は、前記保持部材の両端に設けられた凹部の各々に係止する爪部であることを特徴とする請求項８記載の電気ヒータ。
10. 前記一体化手段は、前記熱交換部材の飛び出しを抑制する抑制手段を有していることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
11. 前記抑制手段は、前記保持部材に設けられ、前記熱交換部材側に突出する第１突出壁によって提供されていることを特徴とする請求項１０記載の電気ヒータ。
12. 前記第１突出壁は、前記延出部に設けられ、前記熱交換部材側に突出する第２突出壁を有していることを特徴とする請求項１１記載の電気ヒータ。
13. 前記抑制手段は、前記電極部材に設けられ、前記熱交換部材側に突出する第３突出壁によって提供されていることを特徴とする請求項１０記載の電気ヒータ。
14. 前記保持部材は、樹脂製であり、前記発熱部材と一体成形されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１つに記載の電気ヒータ。
15. 請求項１から１４のいずれか１つに記載の電気ヒータを備えることを特徴とする車両用空調装置。
16. 通電により発熱する発熱部材を保持する保持部材と、
    前記発熱部材へ通電させる電極部材と、
    前記保持部材と前記電極部材との間に配設され、前記発熱部材の放熱を促進させる熱交換部材とを積層して構成されたヒータ部を複数積層して構成される電気ヒータの製造方法であって、
    前記保持部材として、前記発熱部材が配設され、さらに、長手方向の両端が前記電極部材側へ延び出たものを用意し、
    前記保持部材と前記電極部材との間に熱交換部材を挟み、前記電極部材の両端を前記保持部材の両端に係止して、前記保持部材と前記熱交換部材と前記電極部材とを一体化する一体化工程と、
    前記一体化工程を終えた前記ヒータ部を積層する積層工程とを有することを特徴とする電気ヒータの製造方法。

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